Termodinâmica 2

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• Não existe abono de faltas. 
 
• O aluno não poderá faltar mais do que 25% das aulas. Neste percentual estão incluídas eventuais 
doenças, pequenas cirurgias, lutos e imprevistos pessoais e profissionais. 
 
• O professor não tem autorização para abonar faltas. 
 
• Os alunos só recebem presença se estiverem em sala de aula no dia/horário que estão matriculados. 
 
• Merecerão tratamento excepcional, relacionado à frequência obrigatória às aulas, os alunos amparados 
pelo Regime Especial. 
 
 
 
FREQUÊNCIA DO ALUNO 
Regime Especial: 
Têm direito ao regime especial: 
 
1. Alunos portadores de afecções congênitas ou adquiridas, infecções, traumatismo ou outras 
condições mórbidas, determinando distúrbios agudos, desde que superiores a 15 dias. 
2. Gestantes a partir do oitavo mês de gestação, concedido tal benefício pelo prazo de 90 dias. 
3. Militares na ativa em serviço da nação. 
 
Compete ao aluno: 
• Fazer requerimento solicitando o benefício na Central de Atendimento da UVA , em até 5 dias úteis 
após o início da doença ou contados a partir do primeiro dia de afastamento. 
• Outras informações na Central de Atendimento. 
 A transferência de energia, de modo natural, é sempre do meio de 
maior temperatura para o de menor temperatura, e esse processo 
cessa quando os dois meios atingem a mesma temperatura. 
 Estamos interessados no calor, definido como a forma de energia 
que pode ser transferida de um sistema para outro em consequência 
da diferença de temperatura entre eles (∆𝑇). 
 
 O calor é uma energia em trânsito de um corpo para outro como 
resultado da diferença de temperatura (∆𝑻) entre esses corpos. 
Calor e Calorimetria 
• É uma teoria cientifica obsoleta que supunha a existência de um fluido 
invisível e inodoro, chamado calórico, que todos os corpos conteriam em 
quantidades determinadas em sua composição, que era denominado como o 
causador das alterações de temperatura até metade do século XIX. 
• Quanto maior fosse a temperatura de um corpo, maior seria a sua quantidade 
de calórico, limitada, para cada corpo, a uma quantidade finita. 
• Os experimentos cuidadosamente realizados pelo inglês James P. Joule e 
publicados em 1843 que finalmente convenceram os céticos de que o calor 
não era, afinal, uma substancia, pondo fim à teoria do calórico. 
• Embora essa teoria tenha sido totalmente abandonada na metade do século 
XIX, contribuiu enormemente para o desenvolvimento da termodinâmica e 
da transferência de calor. 
Teoria Calórica 
Aparato de Joule para a medição do 
equivalente mecânico do calor no 
qual o trabalho realizado pelo peso 
de um objeto em queda é convertido 
em calor transferido à água. 
Num calorímetro cheio de água, é inserido um 
conjunto de paletas presas a um eixo. Este é 
colocado em rotação pela queda de um par de 
pesos. 
O atrito das paletas aquece a água, cuja variação 
de temperatura, determinada por um 
termômetro, corresponde a um certo número de 
calorias. 
O trabalho mecânico equivalente é medido pela 
altura da queda dos pesos. Joule observou que 
podia elevar de 1º F a temperatura da água 
quando utilizada uma massa de 778 libras caindo 
a uma distância de um pé. 
Corresponde a 4,1868 Joules para elevar de 1º C a 
temperatura de 1 g de água. 
Equivalente mecânico do calor 
Equivalente mecânico do calor. 
1 cal = 4,186 J 
1 kcal = 1000 cal = 4186 J 
1 Btu = 778 pé · lb = 252 cal = 1055 J 
Que massa de manteiga, que possui um valor calórico de 6000 cal/g, equivale à 
variação de energia potencial gravitacional de uma pessoa de 73 kg que sobe do 
nível do mar para o alto do monte Everest, a 8,84 km de altura? Suponha 9,8 m/s2 
o valor médio de gravidade durante a escalada. 1 cal=4,186 J 
Que massa de manteiga, que possui um valor calórico de 6000cal/g, equivale à 
variação de energia potencial gravitacional de uma pessoa de 73 kg que sobe do 
nível do mar para o alto do monte Everest, a 8,84 km de altura? Suponha 9,8 m/s2 
o valor médio de gravidade durante a escalada. 1 cal=4,186 J 
Poder calórico da manteiga: 
PC = 6000 cal/g = 6000 (
4,186 J10−3 𝑘𝑔)=2,5116 ×107 J/kg 
 
Energia da manteiga: Energia para escalar o Everest 
Q = mmanteiga PC EPOT = mpessoa g H = (73 kg) (9,8 m/s2 ) (8840 m) 
 
 mmanteiga PC = mpessoa g H 
 
mmanteiga (2,5116 ×107 J/kg) = (73 kg) (9,8 m/s2 ) (8840 m) 
 
mmanteiga = 0,252 kg 
Q =C (Tf – Ti ) sendo C a capacidade calorífica (capacidade térmica) 
Q =m c (Tf – Ti ) 
Calor específico ( c ): O calor especifico ( c ) é definido como a energia 
necessária para aumentar a temperatura em um 
grau de uma unidade de massa de dada substância. 
Unidades do calor específico (c): J/(kg · K) ≡ J/(kg · °C) 
Calor sensível É o calor que está relacionado com a variação da temperatura dos corpos. 
𝑸 = 𝒏 𝑴 𝒄 (𝑻𝒇 – 𝑻𝒊) 𝒏 = 𝒎𝑴 𝑸 = 𝒏 𝑪𝒎(𝑻𝒇 – 𝑻𝒊) 
C = m c 
Calor específico molar 𝑪𝒎 𝑪𝒎= 𝑴 𝒄 
Calor específico e calor específico molar (pressão constante) 
𝑪𝒎= 𝑴 𝒄 
Transições de fase: calor latente 
Utilizamos a palavra fase para designar qualquer estado específico da matéria, tal como 
o de um sólido, um líquido ou um gás. O composto H2O existe na fase sólida como 
gelo, na fase líquida como água e na fase gasosa como vapor d’água. A transição de 
uma fase para a outra é chamada de transição de fase ou mudança de fase. 
m massa 
L calor latente. 
Q = ± m L 
Transferência de calor em uma transição de fase 
+ Sinal positivo (calor entrando no sistema) Ex. usado quando o sólido se funde; − Sinal negativo (calor saindo do sistema) Ex. usado quando o líquido se solidifica. 
A temperatura da água varia 
Transições de fase da água. Calor latente 
calor sensível 𝑄 = 𝑚𝑐∆𝑇 
Superfície P V T 
Cálculos envolvendo calor em um sistema isolado 
 O principio básico e muito simples: quando ocorre um fluxo de calor entre dois corpos 
isolados do meio ambiente, o calor perdido por um dos corpos deve ser igual ao calor 
ganho pelo outro corpo. 
 De modo geral, em um sistema isolado cujas partes interagem mediante troca de calor, a 
soma algébrica de todos os valores de Q entre todas as partes do sistema deve ser igual 
a zero. 
 O calor é uma energia em trânsito; portanto, esse principio nada mais é que uma 
consequência do principio da conservação da energia. 
calor sensível 
Calor latente 
calor sensível 𝑄𝑖 = 0𝑁𝑖=1 
𝑄 = 𝑚 𝑐 ∆𝑇 𝑄 = 𝑛 𝐶𝑚∆𝑇 𝑄 = ± m L 
Uma bola de alumínio de 15 cm de diâmetro deve ser aquecida de 80 °C 
até a temperatura média de 200 °C. Tomando a densidade e o calor 
específico médios do alumínio nessa gama de temperaturas como sendo 𝜌 = 2.700 kg/m3 e c= 0,90 kJ/kg.K, respectivamente, determine a 
quantidade de energia que precisa ser transferida para a bola de 
alumínio. 
𝐸𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑓𝑒𝑟 = m c (𝑇2 − 𝑇1) 
Em um fogareiro a gasolina para acampamentos, apenas 30% da energia liberada na 
queima do combustível e usada para aquecer a água na panela. Para aquecermos 1,00 L 
(1,00 kg) de agua de 20 °C ate 100 °C e fazer a vaporização de 0,25 kg, que quantidade de 
gasolina e necessário queimar? 
Calor de combustão (Lc) da gasolina Lc = 46.000 J/g 
O calor necessário para elevar a 
temperatura da água de 20 °C a 100 °C 
O calor necessário para 
vaporizar 0,25 kg de água 
a 100 °C 
Cada grama de gasolina libera 46.000 J, 
então a massa de gasolina necessária é: 
(8,99 × 105 J)/0,30 = 3,0 × 106 J. 
Qtotal = m Lc 
m = 
Uma geóloga trabalhando no campo toma seu café-da-
manha em uma xícara de alumínio. A xícara possui uma 
massa igual a 0,120 kg e estava inicialmente a 20 oC 
quando a geóloga a encheu com 0,300 kg de café que 
estava inicialmente a 70 oC. Qual é a temperatura final 
depois que o café e a xícara atingem o equilíbrio 
térmico? (Suponha que o calor específico do café seja 
igual ao da água, e que não exista nenhuma troca de 
calor com o meio ambiente.) 
Uma geóloga trabalhando no campotoma seu café-da-manha em uma xícara de alumínio. A xícara possui uma 
massa igual a 0,120 kg e estava inicialmente a 20 oC quando a geóloga a encheu com 0,300 kg de café que estava 
inicialmente a 70 oC. Qual é a temperatura final depois que o café e a xícara atingem o equilíbrio térmico? (Suponha 
que o calor específico do café seja igual ao da água, e que não exista nenhuma troca de calor com o meio ambiente.) 
Uma estudante de física deseja resfriar 0,25 kg um refrigerante Diet (constituída, em sua maior parte, por 
água), inicialmente a uma temperatura de 25 °C, adicionando gelo a –20 °C. Qual quantidade de gelo que 
ela deve usar para que a temperatura final seja igual a 0 °C, sabendo que todo gelo se funde e que o calor 
específico do recipiente pode ser desprezado? 
Considere:Lf=3,34x10
5J/Kg, cgelo=2,1x10
3J/(kg . K), cágua= 4190 J/(kg . K) 
Calor de fusão do 
gelo = 333kJ/kg 
Calor específico da água 
líquida = 4190 J/(kg . k) 
 
Calor específico do 
gelo = 2220 J/(kg . k) 
 
Quanto calor é preciso para fazer uma amostra de gelo de massa 𝑚 = 720 g a −10 oC passar para o estado líquido a 15 oC? 
Calor de fusão do 
gelo = 333kJ/kg 
Calor específico da água 
líquida = 4190 J/(kg . k) 
Calor específico do 
gelo = 2220 J/(kg . k) 
Quanto calor é preciso para fazer uma amostra de gelo de massa 𝑚 = 720 g a −10 oC passar para o estado líquido a 15 oC?